đồ án đại học điện lực ĐỒ ÁN MÔN HỌC LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG

ĐỒ ÁN LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG I 2012
Lời nói đầu
 !"
#$%&'()*()+,()
-./0 12()%,'
0*03'40255()
%
675849:0%;(<
+=>5 9?@0-=A*B
4041>)$$0)C@%>9)*
458=4+=)$
47DEE$$($%FAGE'<1+
4C,8%
FHI031
JC,)HI0K8=L2('
?*4M>75=HI0)9%
N0DO@09TH.SPhạm Thị Hương Sen!P'=LI0
C,40H%
45 ')04$H-8*5'
5D%N0+089>>?GD75
2('?*H)9=I05 '>Q
'1O9()%
N0DO@09R
1
STUVWXY;JZ[\;6]UTF^_`;JF
ĐỒ ÁN LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG I 2012
MỤC LỤC
6#;F2aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa%a%a%%b
X"6"aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa%%%%%%%%%c
F8?aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa%%%%a%%%d
Phần A: Xác định hàm truyền của đối tượng từ bảng số liệu thực nghiệm a%^

eV08*'fAaaaaaaaaaaaa%%%aaaaaa^
1. FEgaaaaaaaaaaaaaaaaa%%aa%%aaa%aaaaa^
c%FfA)$aaaaaaaaaaaaaaaaaaaa^
II. `DE08*aaaaaaaaaaaaaaaaaaaa%h
1. F$O?/aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa%%i
2. F$(AO?/aaaaaaaaaaaaaaaaa%%%i
eee%j!",008*91aaaaaaaaaa%%b^
Phần B: Sử dụng Matlab khảo sát lại đáp ứng đầu ra. Phân tích các đường
đặc tính động học của đối tượngaaaaaaaaaaaaaaaaaa%%bi
I. Sk!"X455aaaaaaaaaaaaaaa%%%bi
II. V)<aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa%%%bl
III. UOA#fA$aaaaaaacc
1. m)0#fA!aaaaaaaaaaaa%%%cc
2. FfA#aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa%cc
3. FfA2$aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa%cc
IV. F#fAO9?@aaaaaaaaacd
1. mOn4)aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa%%%cd
2. mOCA?baaaaaaaaaaaaaaaaaaaac^
3. mO?Ocaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaci
4. mOAOaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa%%cl
5. mO'O?baaaaaaaaaaaaaaaaaaaaacl
V. `'3HEo!I?1)$aaaaaaaaaaaaa%%pc
VI. j!"OA#fA)$aaapp
1. V0Caaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa%%pp
2. V08*2$aaaaaaaaaaaaaaaaaaa%pp
3. FfA;Caaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa%pd
4. FfAo!Iaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa%%p^
2
STUVWXY;JZ[\;6]UTF^_`;JF
ĐỒ ÁN LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG I 2012

Phần C : Thiết kế hệ điều khiển động cơ theo các luật điều khiển P,PI,PID
I. FEg'8Ueqaaaaaaaaaaaaaaaaaaa%%%ph
II. 6758Ueqaaaaaaaaaaaaaaaaapi
1. mO<4)aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaapi
2. mOAOaaaaaaaaaaaaaaaaaaa%%%apl
3. mO'Oaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa%%dr
4. J0Qaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa%%adb
5. JGC9aaaaaaaaaaaaaa%%%%%db
6. F8<(aaaaaaaaaaaaaaaaa%%%%%%%dc
III. j;sqt;sJVeuJmuovFe\ZmVew;UUeUeqaaaaaaa%%a%dp
1. J55?8UUeUeq?/9xI4Iy;4a%%%%dp
1.1 ?8Uaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa%%dd
1.2 ?8Ueaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa%d^
1.3 ?8Ueqaaaaaaaaaaaaaaaaa%%aaadi
2. 55?8UUeUeq?/9S04aaaaaa%%dz
2.1 ?8Uaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa%%%%%%dz
2.2 ?8Ueaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa%dl
2.3 ?8Ueqaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa%%^b
3. 55?81?/94aaaaaaaaaa%^c
3.1 ?8Uaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa%%^^
3.2 ?8Ueaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa%^^
3.3 ?8Ueqaaaaaaaaaaaaaaaaaaa%%%%%%^h
Phần D :Tìm hiểu về các bộ điều khiển tốc độ động cơ trong thực tếaa%%^l
3
STUVWXY;JZ[\;6]UTF^_`;JF
ĐỒ ÁN LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG I 2012
ĐỒ ÁN MÔN HỌC: LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG
Đề bài:
`$2849)08AB4?5/
52 9+H)bbr9 ')8

Z
! 
{br$E0 94bzrr'-|=})AB4E
0 5(@~%o/)0#+)8Z
!
{p
95$9'4*E?,?@
T
•€ r ^r brr b^r crr prr drr d^r ^rr hrr
•'-|
€
r clr dzr hcr ibr zcr zir zzr zlr lrr
Yêu cầu:
1. •E08*91B?@$4))01
2. Sk!"X4?@4* 2'<4*0(,A
D%UOA#fA$%
3. J51)89I48TUUeUeq%J5D
E0$?8I?9)+4$
+%
4. J,0'8?8$95%
4
STUVWXY;JZ[\;6]UTF^_`;JF
Hệ thống
Tín hiệu vào Tín hiệu ra
r(t) y(t)
ĐỒ ÁN LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG I 2012
PHẦN A: XÁC ĐỊNH HÀM TRUYỀN CỦA ĐỐI TƯỢNG TỪ
BẢNG SỐ LIỆU THỰC NGHIỆM
I, Hàm truyền đạt và đặc tính dộng học
1. Định nghĩa

`0)$,'3T
‚)A)''A))$5A0(@
?/9,'O)$/T
b b
r b b
b b
} ~ } ~ } ~
%%% } ~
m m
m m
m m
d r t d r t d r t
b b b b r t
dt dt dt
−
−
−
= + + + +
JT

}
ri n
=
~?
ƒ
}
rj m
=
~4($)$„
r

…r?
r
…r
}4?)$~
s@k8)2?/r?5G64Ic'5T
†}~408*)$
5
STUVWXY;JZ[\;6]UTF^_`;JF
ĐỒ ÁN LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG I 2012
FEgTV08*)$4n$>?5G64IA)
'?5G64IA)'8)2?/r%
* Phép biến đổi Laplace :
`‡}~40DE'0ˆr?5G64I‡}~4T
‰}~{6Š‡}~‹{
r
} ~%
st
f t e dt
+∞
−
∫
JT4?5 }?564I~
s j
σ ω
= +
64k?5G64I
‰}~4@‡}~CŒ?5G64I
2. Đặc tính động học của hệ thống
FfA)$0(@GA):2)$I
#:2'%

F@A)$,A)'#4A)9
?@0D9'E0+9'E08%J•I!*A)
'k0fA4fA#fA2$%
a. Đặc tính thời gian
FfA#)$0(@GA):2)$
A)'40D9'E0+9'E%
F D4 )$A)'40D9'E}-
404}~)$~%
}~{6
_b
Š[}~‹{6
_b
Š†}~‹{}~ }qŽ}~{b~
F +4 )$A)'40+9'E}-
40C}~)$~%
 qŽ}~{
b
s
~
6
STUVWXY;JZ[\;6]UTF^_`;JF
ĐỒ ÁN LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG I 2012
b. Đặc tính tần số
FfA2$)$5A41"0(@C)>A)'A
)')$:*D4G2$A)!8
:2')$%
;'fA2$)$4<$>A):*D4'A
)',%
FfA2$
F?!•fA2$0C!&HE%`!*H

E#k!"4?Ho!I'?H;C%
II. Cách xác định hàm truyền đạt
J19:0C$DE2=08*
%q$4*9?@4T$AO?/'$(
AO?/1DE08*4*K
%
1. Đối tượng có tính tự cân bằng :
a) Dạng tổng quát hàm truyền đạt:
q*GC08*$AO?/0(@T
†
!
}~{m
!
%†
b
}~%I
_•
JTm_V)$8$
•_J#•
†
b
}~408*2g%
F$H0O0Q$54TO•08* '
Og08*m% W
b
}~%sE  •4•'%
7
STUVWXY;JZ[\;6]UTF^_`;JF
(p) K

ĐỒ ÁN LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG I 2012
5Og4+2=0?$!*TO?+•O
CA?'O?•%
b) Xác định hàm truyền đạt
F$AO?/08*!*GCT
†
!
}~{m
!
%†
b
}~%I
_•
b}~ }~
‘}~40’T‘}~{
`†
b
}~40?!*08T
“mO?b•T
†
b
}~{ }e~
“mO?(!T
†
b
}~{ }ee~
“mO?•T
†
b
}~{ %I

_•
}eee~
”`!*08†
b
}~
8
STUVWXY;JZ[\;6]UTF^_`;JF

ĐỒ ÁN LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG I 2012
q'0C0}~DET
J1"4+0ri!QHE*0•B•*'(D$
Q"*0 t
7
%J4+
p
{ !41HEQ*0
‘}
p
~%`– 'E‘}
p
~3DE!*08†
b
}~I
( )0T
;5‘}
p
~—rpb,†
b
}~!*}e~
;5rpb ˆ‘}

p
~ ˆrbl,†
b
}~!*}ee~
;5rbl˜‘}
p
~,†
b
}~!*}eee~
c) Xác định tham số mô hình đối tượng
Jk!"9HEf9HE@ADE0$
0(,}0$T T
1
J
c
•~%
”J#$08!*}e~T
†
b
}~{
• Phương pháp đồ thị :
9
STUVWXY;JZ[\;6]UTF^_`;JF
ĐỒ ÁN LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG I 2012
U9HE}-4955~01,
b%b%J5™#)0'#**D43=D
E)$5%J5I55*00#
!$4+}A40$~055'#"#
#•D+D< •%`$&DE09 1#
Erhcp y

š
J“ •%
)DE0$I9HE04
+40@0C5AD'10
A%;•C,'•O4)+45C@%q
5Ak!"9%
Hình 1.2:Phương pháp kẻ tiếp tuyến trên đồ thị đáp ứng
• Phương pháp đồ thị giải tích
FDE0$0AD9k!"9HE@
AT5@HE'@A%
J1HEDEc0•o9 T ‘
A
{rpp y
š
„ ‘
B
{rhi
y
š
;!901,b%p%`0$J' •
DE0D+D<2=I( T
10
STUVWXY;JZ[\;6]UTF^_`;JF
ĐỒ ÁN LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG I 2012
J{b^%} t
A
_
o
~ •{b^%} ~{ 
o

y•
Hình 1.3:Phương pháp xác định tham số bằng đồ thị giải tích
67TV91ACO05@:•%F@00
)C@@:•5C@40$#3!&
9AO%
”J#$08!*}ee~T
†
b
}~{
Sk!"9H E@ADE0$J
b
J
c
B0C
%m™#55'# ‘(t)*0$DE0 t
u

c

„•E@?'3b%d%J3DE T
1
J
c
I
?%
‘}~{b_ % “ % }b%br~
‘›}~{ } _ ~ }b%bb~
11
STUVWXY;JZ[\;6]UTF^_`;JF
t

ĐỒ ÁN LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG I 2012
‘››}~{ } ~ }b%bc~
J*0$T
‘››}

~{r œ { œ { }b%bp~
JBHE+T?{b_ ‘}

~
m5'}b%br~T?{ % _ %
J}b%bp~'T?{} _ ~ {
% }b%bd~
JT{ { T
1
“J
c
}b%b^~
JBHE+T{b_ ‘} 2

~
{ % _ %
12
STUVWXY;JZ[\;6]UTF^_`;JF
ĐỒ ÁN LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG I 2012
{}  _   ~ % {
% }b%bh~
o5G,0 T
1
J
c

I?T
 {   {
 {
 “r^{ {
• J
b
= } “r^~
• T
2
{y T
1
{}r^_ ~
@?%•E51HE3A0$
T
1
J
c
%
13
STUVWXY;JZ[\;6]UTF^_`;JF
ĐỒ ÁN LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG I 2012
Hình 1.4:Xác định tham số của khâu bậc hai.
_J#$08!*}eee~T
†
b
}~{ %I
_•
J0$ •DE?/™55*0$:#!*e
„0$ T
1

J
c
DE$:#!*ee%
2. Đối tượng không có tính tự cân bằng :
F$0+=2AO,3(AO
?/%V0C5D'(&%q*GC08*$
(AO?/T
†
!
}~{ }b%bi~
J1508!*$(AO?/0(@2
=?/0?$!*T
14
STUVWXY;JZ[\;6]UTF^_`;JF
ĐỒ ÁN LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG I 2012
“JAO92T
“‚AOT
“JAO•T
“‚AAO•T
`($$DE02=?/9
HEf@A$AO?/%
15
STUVWXY;JZ[\;6]UTF^_`;JF
ĐỒ ÁN LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG I 2012
III. Ứng dụng tìm hàm truyền đạt của động cơ điên
F$T9)
o@!>4)T
•€ r ^r brr b^r crr prr drr d^r ^rr hrr
•'-|
€

r clr dzr hcr ibr zcr zir zzr zlr lrr
1. Tìm hàm truyền
JB?@!>4)HE,b
V,b%b?H$?,9I#
JBHE+O4OCA?c(•!*
†
b
}S~{
m{
16
STUVWXY;JZ[\;6]UTF^_`;JF
ĐỒ ÁN LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG I 2012
6+0•4rpp%D4{cliœb{^c
6+0o4r%hi%D4{hrlpœc{bdh
s@)9,,0JbJcT



s@)9,
J
b
•^J
c
{•bcr
08*!*T
17
STUVWXY;JZ[\;6]UTF^_`;JF
ĐỒ ÁN LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG I 2012
PHẦN B:
SỬ DỤNG MATLAB KHẢO SÁT LẠI ĐÁP ỨNG ĐẦU RA, SO SÁNH VÀ CHỈNH

LẠI MÔ HÌNH. PHÂN TÍCH CÁC ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH ĐỘNG HỌC CỦA ĐỐI
TƯỢNG.
I. Sử dụng Matlap để thiết kế
1. thiết kế
• qO4)T
m:X4'5O4)kG`00!†!žT
0{•prr€„
!I{•hrrbc^b€„
ž{‡}0!I~„
SI}ž~„
4}ž~„
!„

18
STUVWXY;JZ[\;6]UTF^_`;JF
ĐỒ ÁN LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG I 2012
V,p%cFHE1X4
S'3104HE2$'HEM%
• q&S04'308T
“Simulink
+S4+$Step  Tranfer Fcn Scope, to workspace Simulink Library
X!I4%SŒ$'T
“;2'StepT“;!>4)'$Transfer Fcn
19
STUVWXY;JZ[\;6]UTF^_`;JF
ĐỒ ÁN LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG I 2012

“m$to workspaceT
“`Start Simulink*9H$
;'$Scope),HET

20
STUVWXY;JZ[\;6]UTF^_`;JF
ĐỒ ÁN LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG I 2012
2. Hiệu chỉnh
“F21–m-J>1T'm{pcrJ
b
{^J
c
{bc^
FHE0
 [
0D
–41l^c4)C4
 FHE!$9%–m,3@:[
D4
)$
+ Ta giảm T còn K giữ nguyên: với K = 300, T
1
=3,T
2
=100
21
STUVWXY;JZ[\;6]UTF^_`;JF
ĐỒ ÁN LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG I 2012
 J+#*5[
0D
@0{^rr{zld
 S4)C4'8?%
 s@0J,HE3!$9# 39
 m(@:8[

D4
)$%
+ Ta tăng T còn K giữ nguyên : với K = 300,T
1
=7, T
2
= 150
 J+#*5[
0D
–{hrr{zzp%
 S4)C4'8?%
22
STUVWXY;JZ[\;6]UTF^_`;JF
ĐỒ ÁN LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG I 2012
 s@0JHE4*@9# 0%
 m(@:8[
D4
)$
+ Ta hiệu chỉnh với các giá trị T, K thay đổi:
m{prpJ
b
{dJ
c
{bci
34*08
Sơ đồ:
JHE0
;,'HE+0$C)>#'$'-|=M2AD
'8?%
H08*)$34T

ee% PHÂN TÍCH ĐẶC TÍNH ĐỘNG HỌC CỦA HỆ ĐỐI TƯỢNG
23
STUVWXY;JZ[\;6]UTF^_`;JF
ĐỒ ÁN LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG I 2012
b% Khái niệm về đặc tính động học
FfA)$0(@GA))$I#
2'%J5)$8+!*
1>)$0(@?/0(,!*3f
A%F@fA)$A)'#
4A)9?’0D9'E0+9'E08-%J&I!*
A)'0fA4fA#fA2$%
1.1 Đặc tính thời gian.
a, Hàm quá độ <h(t)>
V0C@0O4@ O$'9A)'b}~%
“~}~{}~}~{b}~
}~ }~
[}S~{†}S~%Ž}S~
}~{b}~{—Ž}S~{ {—}~{}~{L
_b
Š}S~‹{L
_b
Š ‹
b, Hàm trọng lượng <g(t)>
}~{}~}~{S}~
[}S~{†}S~%Ž}S~{†}S~
}~{S}~{—Ž}S~{b{—}~{L
_b
†}S~{Ÿ}~
1.2 Đặc tính tần số
“~fA?12$T•} ~

“~fA2$T¡} ~
24
STUVWXY;JZ[\;6]UTF^_`;JF
†}S~
ĐỒ ÁN LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG I 2012
“~fA;C}fA2?1~
•+B?!•08*2$W}jž~{P}ž~“jQ}ž~
_•O!)"'"U"‚%
_m ?51'31fA2$?1%
đinh nghĩa Tđặc tính tần số biên pha (ĐTBP)
là quĩ đạo của hàm truyền đạt tần số
W(jω) trên măt phẳng phức khi ω biến thiên t
-∞ đến ∞.
Ff0T
_FJoU$D C"1<2
DO!

¢fAž?51Br5š'4+
$
• C"?fA%
_`D0(!•ƒB
FJoU
“~HE?!I
‚?51?1'I2$
•O!)H0cfAT
– đặc tính biên độ, tần số logarit (L(ω))
V4 4} ~•!I€
25
STUVWXY;JZ[\;6]UTF^_`;JF